HIFICLUB, High-end Internet

미국 오리건주 밴든에 본사를 둔 카다스(Cardas)는 케이블과 전원 장치에서 명망이 높은 제작사다. 우선 선재 자체를 직접 생산한다. 카다스 구리선(Cardas Copper Wire)은 미국 남서부 뉴멕시코주에서 채굴된 구리를 미국 북동부의 한 공장에서 카다스 설립자 조지 카다스(George Cardas)가 개발한 독자적인 방법으로 뽑아낸다.

하지만 카다스를 더욱 유명케 한 것은 ‘황금비율’(Golden Ratio)로 불리는 독특한 선재 지오메트리다. 가느다란 연선(stranded wire)의 직경을 동심원상으로 1대 1.61800339887 비율로 늘려가는 것인데, 카다스에 따르면 이 황금비율 지오메트리를 통해 선재 공진을 줄이는 것은 물론 멀티 연선의 골칫거리인 와류 전류(eddy current)와 표피 효과(skin effect)도 크게 줄일 수 있었다고 한다. 

최근 카다스의 멀티탭 ‘Nautilus Power Strip’(노틸러스 파워 스티립)을 시청했다. 1994년 출시된 카다스의 베스트셀러 멀티탭 ‘Cardas Golden 6A’를 모태로 했다고 한다. 사다리꼴 모양의 섀시 디자인은 일맥 상통하지만 소켓과 마감이 훨씬 고급스러워졌고 최대 허용전류도 20A로 크게 늘었다. 하지만 필자를 놀래킨 것은 이 멀티탭 곳곳에 베풀어진 이중삼중의 접지 및 전자파 노이즈 대책, 대전류 전송을 위한 저항 저감 대책이었고, 이는 곧바로 확연한 음질 개선으로 나타났다. 

멀티탭의 세계

우리가 흔히 멀티탭이라고 부르는 전류 분배기(current distribution system)를 영미권에서는 파워 스트립(Power Strip)이라고 칭한다. 5구 멀티탭이면 ‘Power strip 5 outlets’라고 부르는 식이다. 벽체 콘센트로부터 파워 케이블을 통해 전원을 끌어온 다음, 파워 스트립에 장착된 2구 이상의 소켓(아웃렛)을 통해 각 오디오 기기에 전원을 공급하는 것이다.

멀티탭의 내부 구조는 비교적 심플하다. 우선 멀티탭의 IEC 소켓에서 3종류의 전선이 나온다. 220V 전압의 교류 전기가 들어오는 핫(Hot. Live), 할 일을 다 끝낸 전기가 다시 벽체 콘센트로 돌아가는 뉴트럴(Neutral. Return), 그리고 접지선인 그라운드(Ground. Earth)다. 그리고 이 3가지 전선은 멀티탭에 장착된 각 소켓 안쪽 3개 단자(핀)와 연결된다.

따라서 사운드와 관련된 멀티탭의 품질을 결정하는 요소는 1) 전원선과 접지선의 품질, 2) 접지의 완성도, 3) 소켓의 품질, 4) 진동 저감과 관련된 외장 케이스(섀시)의 품질일 것이다. 일부 멀티탭이 안에 굵은 부스 바(bus bar)를 집어넣는 것도 전원 흐름을 보다 원활하게 하기 위해서다. 그리고 전자파 노이즈(EMI/RFI)와 전원 고조파 노이즈가 집중되는 곳이 파워 케이블과 멀티탭인 만큼 이에 대한 대책이 잘 이뤄졌다면 금상첨화일 것이다.

Cardas Nautilus 기본 팩트 체크

카다스 노틸러스 외관은 가격대에 걸맞게 고급스럽다. 섀시 자체가 진동 제어에 유리한  압출 알루미늄인데다 멀티탭 양쪽 끝이 황동(brass)이기 때문이다. 길이는 40cm, 폭은 10.7cm, 높이는 6.4cm, 무게는 무려 3.46kg. 푸른빛이 도는 5구 소켓 역시 눈길을 끄는데 카다스에서 직접 만든 4181EU 슈코(Schuko) 소켓이다. 참고로 미국 버전은 한 소켓에 2개 플러그를 꽂을 수 있는 4181US 두플렉스(Duplex) 소켓(총 6구)을 쓴다.

필자가 파악한 카다스 노틸러스 멀티탭의 핵심은 다음과 같다.

1) 전원선(핫, 뉴트럴)과 접지선 모두 카다스에서 뽑아낸 6N 등급의 무산소 동선(OFC)을 썼다.

2) 전원선은 솔리드 단선(solid wire)을 썼으며 굵기는 10AWG다.

3) 접지선은 리츠 구조의 연선(multi-stranded wire)을 썼으며 굵기는 11.5AWG다.

4) 접지선은 페라이트 자석에 코일 모양으로 감긴 후 각 소켓 접지단자에 연결되는데, 이는 전원 고조파 노이즈와 전자파 노이즈 차단을 위한 것이다.

5) 접지선은 최종적으로 1kg짜리 순동 접지 플레이트에 연결되는데, 이는 ‘싱글 접지’(single ground)를 통해 접지 효과를 높이기 위해서다.

6) 연선 형태의 접지선 내부 지오메트리는 카다스가 자랑하는 ‘황금비율’(Golden Ratio)로 짜였다.

7) 접지선은 절연 효과를 높이기 위해 불소수지(PFA) 피복으로 감쌌다.

8) 소켓은 카다스에서 만든 Cardas 4181EU 슈코 소켓을 5개 장착했다.

9) 각 소켓 구리 단자의 플러그 접촉면은 접촉 저항을 줄이기 위해 은 위에 로듐으로 이중 도금했다.

10) 섀시는 무거운 압출 알루미늄에 양 끝을 동 도금 황동(copper plated brass)으로 마무리했는데, 이는 진동 방지를 위해서다.

Cardas Nautilus 심층 탐구 1. 접지 및 노이즈 저감 대책

하나하나 따져봤다. 카다스 노틸러스 멀티탭은 무엇보다 이중삼중의 접지 대책과 각종 노이즈 제거 대책이 눈길을 끈다. 이는 음질에 큰 해악을 미치는 전원 고조파 노이즈(60Hz Harmonics)와 접지 노이즈(Ground Loop), 전자파 노이즈(EMI/RFI)가 동시에 몰리는 곳이 바로 파워케이블과 이들이 체결되는 멀티탭이기 때문이다.

전원 고조파 노이즈는 전원 주파수(60Hz)의 정배수 주파수(120Hz, 180Hz, 240Hz, …)가 원 신호에 섞이는 것이고, 그라운드 루프는 각 접지의 전위차로 인해 접지 노이즈가 대지로 빠져나가지 않고 각 접지단 사이를 돌아다니는 것이다. 전자파 노이즈는 순간 피크 전류가 높은 앰프 전원부를 비롯해 IC, LED, 와이파이, 블루투스 등에 의해 발생, 가청 영역대 주파수의 배음 영역을 교란시키는 주범이다.

우선 각 소켓 접지단자에 연결되는 접지선이 소켓 뒷면 페라이트 자석에 코일 모양으로 감긴 것은 전자파 노이즈를 필터링하기 위한 조치다. 이른바 페라이트 비드(Ferrite bead, Ferrite choke)라는 것으로, 인덕턴스(inductance)를 높여 내외부에서 발생한 고주파 노이즈를 차단한다. 일종의 로우패스 필터인 셈. 꽈배기 모양의 코일 자체도 인덕턴스를 높이지만 코어에 페라이트 자석을 쓰면 자기장을 한 곳에 집중시켜 인덕턴스를 더 높일 수 있다.

5구 소켓 접지단자에 연결된 접지선이 멀티탭 내부의 크고 무거운 순동 플레이트에 연결된 것은 접지 효과를 극대화하기 위해서다. 이른바 ‘가상 접지’(virtual ground)라는 것으로, 무게 1kg짜리 이 순동판이 가짜 대지 역할을 하는 것이다. 접지 자체가 전위가 언제나 0인 대지(땅)로 누설 전류가 흘러들어가는 원리인 만큼, 전위가 아주 낮은 순동판이 이 대지 역할을 하는 것이다. 가상 접지 액세서리 대부분이 안에 굵은 동판을 집어넣는 이유다.

이 순동판은 또한 그 유명한 ‘스타 그라운딩’(Star Grounding) 역할도 한다. 접지 대책에서 골칫거리 중 하나가 접지 노이즈, 즉 그라운드 루프(Ground Loop)인데, 각각 접지가 된 두 회로 사이에 발생한 전위차로 인해 노이즈가 순환되는 것을 말한다. 원래대로라면 접지가 한곳에서 이뤄져 이를 통해 전위가 0인 대지로 빠져나가야 하는데 이러지를 못하고 기기 사이에서 노이즈가 순환되는 것이다.

이러한 그라운드 루프를 없애기 위해 등장한 것이 바로 스타 그라운딩이다. 여러 기기를 하나의 접지 포인트에 연결한 모습이 마치 별(star)을 닮았다고 해서 스타 그라운딩인데, 핵심은 여러 곳(멀티 포인트) 아니라 한 곳(싱글 포인트)에 접지선이 결집된다는 것. 카다스 노틸러스 멀티탭에서는 이 싱글 접지, 스타 그라운딩 역할을 바로 순동판이 하는 셈이다. 멀티탭은 디지털과 아날로그 기기의 파워케이블이 모이는 곳인 만큼 이 스타 그라운딩 효과가 가장 잘 발휘될 수 있다.

Cardas Nautilus 심층 탐구 2. 저항 저감 대책

멀티탭은 파워케이블이 결집되는 곳인 만큼 대전류가 잘 흐를 수 있도록 하는 것이 중요하다. 카다스 노틸러스의 경우 5구 소켓을 통해 최대 20A라는 대전류가 흐른다. 최대 소비전력이 1000W인 앰프에 물린 파워케이블에 최대 3.2A, 국내 일반 가정용 최대 허용전류(모든 전기제품 합산)가 30A라는 것을 감안하면 이 20A는 그야말로 대전류인 것이다.

우선 내부 전원선으로 직경 10AWG의 굵은 무산소 동선(OFC)을 써서 선재 저항(conductor resistance)을 낮췄다. 미국 전선 규격(AWG)에 따르면 AWG 앞에 붙는 숫자가 작을수록 직경이 굵은 것을 뜻하는데, 10AWG는 직경이 2.59mm, 20AWG는 0.812mm다. 그런데 선재 저항은 선재가 굵을수록 줄어든다. 10AWG 선재의 저항은 1미터당 0.00328옴(3.2mohms), 20AWG 선재의 저항은 0.0333옴(32mohms)을 보인다. 일반 동선이 아닌 무산소 연동선(annealed OFC)을 쓴 것 역시 선재 저항값을 최대로 낮추기 위해서다.

대전류 흐름을 방해하는 것에는 또한 접촉 저항(contace resistance)이 있다. 말 그대로 플러그와 단자의 접촉 부위에서 발생하는 저항 성분이다. 카다스 4181EU 슈코 소켓의 단자 안에 스프링이 들어가 있는 것, 그리고 동 단자 표면을 은과 로듐으로 이중 도금한 것은 모두 이 접촉 저항을 최대한 줄이기 위한 조치다. 카다스에 따로 밝히고 있지는 않지만 이 멀티탭의 내부 전원선과 단자의 솔더링에도 연결 저항(linkgage resistance)을 줄이기 위해 카다스의 또 다른 시그니처인 쿼드 솔더(Quad Eutectic Solder. 납+주석+은+구리)와 송진 코어(Rosin Core)를 활용했을 것으로 보인다. 

접지선으로 쓰이는 여러 가닥 연선의 직경이 안에서부터 바깥으로 ‘황금 비율’(Golden Ratio. 1대 1.6180339887)로 늘어나는 것은 선재의 공진은 줄이고 전도율(conductivity)은 높이기 위한 카다스의 시그니처. 예를 들어 안쪽 연선의 직경이 1mm이면 이를 둘러싼 바깥 연선들의 직경은 1.6180339887mm라는 것이다. 개인적으로는 1대 1.6180339887 비율로 연선 직경을 늘려가는 것이 왜 그토록 효과가 있는 것인지는 이해가 잘 안되지만, 일단 이 황금비율 자체는 신비롭다. 황금비율이란, A와 B를 더한 값과 A의 비율이 A와 B의 비율과 동일한 상태, 즉, (A+B) : A = A : B를 말한다.

이렇게만 언급하면 뭐가 그리 대단한 비율일까 싶지만, 실제 계산을 해보면 참으로 대단한 발견이라 할 만하다. 이 수식에서 B에 1, A에 1.6180339887을 대입하면 이런 결과가 나온다.

(A+B) : A = A : B

(1.6180339887 + 1) : 1.6180339887 = 1.6180339887 : 1

2.6180339887 : 1.6180339887 = 1.6180339887 : 1

1.6180339887 / 2.6180339887 = 1 / 1.6180339887

0.6180339887 = 0.6180339887

두 비율이 똑같게 나오는 것도 놀랍지만 그 수치의 소수점 이하가 다시 ‘6180339887’로 순환되는 사실이 더 놀랍다. 카다스는 이 황금비율 선재 지오메트리로 미국 특허(US Patent 4628151)까지 받았다. 카다스에서는 이 황금비율로 늘어나는 에나멜 코팅 연선을 계속해서 꼬아가는데, 각 겹마다 꼬는 방향이 서로 반대인 점이 특징이다. 이는 위 멀티 연선 선재 단면 사진(왼쪽)에서 쉽게 확인할 수 있다. 

시청

시청에는 웨이버사의 네트워크 DAC W DAC3C와 MBL의 인티앰프 N51, B&W의 플로어스탠딩 스피커 802 D3, 그리고 하이파이클럽의 BOP QF를 동원했다. 따라서 카다스 노틸러스 멀티탭에는 이들 기기의 파워 케이블(BOP QF는 어댑터)이 꽂힌 상태다. BOP QF의 DC 케이블은 인티앰프 파워 케이블(카다스 Clear Reflecton)에 감았다. 룬(Roon)을 이용해 평소 익숙한 곡들을 스트리밍 음원으로 들어본 후, 타 브랜드 멀티탭과 AB 테스트를 실시했다.

시청 결과 카다스 노틸러스 멀티탭 투입 후 가장 두드러진 변화는 다이내믹스의 증가. 록 밴드의 일렉 기타 음이 마치 쓰나미처럼 밀려왔다. 인티앰프 N51이 802 D3의 우퍼 2발을 마음껏 뒤흔든다는 인상. 그러면서 클래식 대편성곡에서는 음이 깨끗하고 무대가 투명해진 점, 해상도와 SN비가 동시에 늘어난 점이 쉽게 파악됐다. '불새' 총주에서는 비유컨대 자동차의 배기량 자체가 대폭 늘어났다. 'Limehouse Blues' 같은 라이브 음원에서는 현장감의 레벨 자체가 달랐다. 

The Animals - The House Of The Rising Sun

The Singles Plus

카다스 노틸러스 멀티탭을 투입한 상태에서 들어보면 처음부터 너무나 사실적인 무대가 펼쳐져 소름이 돋았다. 드럼은 바닥에 붙어있고 보컬은 그 앞에 아주 단단하게 음상이 맺힌다. 기타, 드럼, 키보드 모두 음끝이 살아있다. 다른 멀티탭으로 바꾸니 음 표면에 헝겊을 씌운 것처럼 매가리가 없어지고 졸지에 얌전해졌다. 정면에 펼쳐지는 화면 자체가 작아졌다는 인상. 전체적으로 밋밋하고 싱거워졌다. 더욱이 이 곡이 록 음악임을 감안하면 약간 허탈해지기까지 한다. 다시 카다스 노틸러스로 바꾸면, 보컬의 목소리에서 숨과 피가 도는 것이 확연하다. 일렉 기타에서는 그 독특한 전기의 질감이 생생하다. 뮤즈(Muse)의 'Absolution' 앨범 중 'Stockholm Syndrome' 역시 비슷했다. 카다스 노틸러스 멀티탭에서 폭발했던 음수와 광폭의 다이내믹스가 다른 멀티탭으로 바꾸니 모든 게 동글동글, 예리한 맛이 사라졌다. 해상력도 크게 줄어든 상태. 다시 카다스로 원위치시키니 일렉 기타음이 다시 쓰나미처럼 밀려왔다. 

Pierre Boulez, Chicago Symphony Orchestra

Danse Infernale De Tous Let Sujets De Kastchei

Stravinsky The Firebird

음을 순간적으로 밀어내는 순간 시청실 공기마저 움찔한다. 클래식 대편성곡을 들으니 음이 깨끗하고 무대가 투명한 점이 더욱 도드라진다. 하지만 카다스 노틸러스 멀티탭의 가장 큰 덕목은 전체 오디오 시스템의 해상도와 정숙도가 무척 높아진다는 것이다. 세밀하고 조용하다. 거의 모든 음들이 말쑥하게 그리고 재빨리 뛰쳐나온다. 특히 MBL의 N51 앰프로부터 대전류가 아무런 장애 없이 802 D3 우퍼로 뛰쳐간다는 인상. 다른 멀티탭으로 바꾸면 처음부터 음수가 줄어들고 다이내믹스가 약해진 점이 확연하다. 스피드가 느려진 것도 특징. 전체적으로 빠릿빠릿한 맛이 사라졌다. 아까는 노도처럼 음들이 밀려왔는데, 지금은 그냥 스피커가 내는 재생음에 불과하다. 이 역시 익숙한 음이기는 하지만 카다스 멀티탭에서 느꼈던 그 파워와 스피드, 순간 서전트 점핑 능력이 못내 그리운 것이다. 다시 노틸러스 멀티탭을 투입하니 배기량이 훨씬 많은 자동차로 갈아탄 듯하다. 앰프의 응집력 자체가 달라졌다. 

Jacintha - Moon River

Autumn Leaves

이 곡에서는 무엇보다 조용한 배경과 정교한 음상이 두드러지는데, 이는 카다스 노틸러스 멀티탭이 전자파 노이즈와 접지 노이즈, 전원 고조파 노이즈를 효과적으로 제거한 덕분으로 보인다. 물론 인티앰프 파워 케이블에 감은 BOP QF의 DC 케이블도 큰 역할을 했을 것이다. 최근 확신한 것이지만 재생음에 있어서 전자파 노이즈와 접지 노이즈는 생각 이상으로 음질을 열화시키는 주범이다. 어쨌든 야신타 목소리에서 수많은 음들이 난무하고, 피아노 고음은 롤오프 없이 끝까지 뻗어간다. 그 음이 하도 맑고 투명해서 이가 시릴 정도다. 다른 멀티탭으로 바꿔 들어보면, 상대적으로 막이 끼고 커튼이 처진 듯한 무대가 펼쳐진다. 개운하고 싱싱한 맛이 사라진 것이다. SN비가 낮아져서인지 야신타의 숨결이나 입술의 파찰음 같은 디테일이 크게 줄어들었다. 비유컨대 화면에서 HDR 기능을 뺀 듯, 해상도를 4K에서 2K로 줄인 듯하다. 2분 30초 무렵, 피아노 솔로가 시작되는 대목에서는 해머와 현 사이에 얇은 헝겊을 끼워 넣은 듯 먹먹한 소리가 나와 깜짝 놀랐다.   

Claudio Abbado, Berlin Philharmoniker - Dies Irae, Tuba Mirum

Mozart Requiem

'디에스 이래'에서는 합창단원들이 시청실 앞 무대를 꽉 채워 등장하고, '투바 미룸'에서는 트롬본이 호방하게 들린다. 처음 등장한 바리톤의 정위감이 대단하고 목소리에는 힘이 잔뜩 베여있다. 이어 등장한 테너, 메조, 소프라노의 톤 밸런스도 어디 하나 약하거나 튀는 구석이 없다. 톤 밸런스가 잘 이뤄지고 있다는 반증이다. 4명이 동시에 부를 때도 각자의 음색과 위치가 핀 포인트로 구분된다. 다른 멀티탭으로 들어보면, '디에스 이래'에서는 합창단원들의 이미지가 살짝 뭉개지고 화면 자체도 그 크기를 줄였다. 무엇보다 좀 전에 들었던 그 정신이 번쩍 나던 음이 갑자기 사라진 점이 안타깝다. '투바 미룸'에서는 트롬본의 크기가 작아졌고 연주자의 폐활량 자체도 줄어든 것 같다. 무대 앞에 셀로판 종이를 늘어뜨린 것처럼 불투명해진 점도 파악된다. 현장감, 에너지감, 공기감이 줄어든 것이다. 다시 카다스 노틸러스 멀티탭을 투입하면 무대 스케일이 커지고 단원들 목소리가 이곳저곳에서 출몰한다.  

Arne Domnerus - Limehouse Blues

Jazz at the Pawn Shop

카페에서 라이브로 녹음된 이 곡 초반을 들어보면 재생 시스템의 수준을 단번에 알 수 있다. 현장감이 얼마나 생생한지가 관건인데, 기대했던 대로 별의별 소리가 다 들린다. 기침소리, 접시 부딪히는 소리, 뭐라 중얼거리는 소리. 비브라폰, 색소폰, 드럼 모두 저마다 제 위치에서 잘 등장하지만 이날따라 베이스 소리가 잘 들린다. 각 악기의 윤곽선이 선명하고 서늘할 만큼 배경이 정숙한 것은 역시 멀티탭이 분배하는 전원이 그만큼 깨끗한 덕분으로 볼 수밖에 없다. 정확한 음색과 찰진 구동력의 핵심은 역시 전원이며, 이를 방해하는 것은 전자파 노이즈와 그라운드 루프, 전원 고조파 노이즈인 것이다. 한마디로 잡티 하나 없으면서도 열기가 가득한 음을 만끽했다. 이어 다른 멀티탭으로 바꾸면 모든 음들을 다림질한 것처럼 자연스럽지가 않으며, 위아래 대역에 여러 노이즈가 낀 모습이 확연하다. 베이스가 언제 등장했는지 모를 만큼 그냥 지나친 것은 그만큼 시스템의 파워감이 줄어들었다는 반증이다. 전체적으로 음들이 동글동글해진 인상. 다시 카다스 노틸러스 멀티탭으로 바꾸면, 탁 트인 카페 문을 열고 들어간 것처럼 현장감의 레벨이 달라졌다.  

총평

역시 오디오 시스템의 명줄은 파워 라인이 쥐고 있음을 이번 카다스 멀티탭 리뷰를 통해 절감했다. 전자파 노이즈는 외부에서 발생해 오디오 시스템을 교란시키기도 하지만, 반대로 오디오 기기 내부에서 발생해 주변 오디오를 오염시키기도 한다. 후자는 특히 순간 피크 전류가 높은 파워앰프 전원부에서 주로 발생하는데, 이때 발생한 전자파 노이즈는 앞단에 연결된 파워 케이블을 타고 주위에 방사된다. 파워앰프의 파워 케이블에서는 전자파 노이즈가 최대 1m까지 퍼진다고 한다. 접지 노이즈 역시 그 전파 경로는 파워 케이블이다. 

따라서 멀티탭은 이런 맥락에서 평가하는 것이 옳다. 전자파 노이즈와 접지 노이즈의 매개인 파워 케이블이 최소 2개 이상 집결되는 곳이 멀티탭이기 때문이다. 더욱이 대전류가 흐르는 속성상 내부 선재와 단자의 저항값은 낮으면 낮을수록 좋다. 필자가 보기에 카다스 노틸러스 멀티탭은 이와 관련한 여러 대비책을 잘 세워놓은 제품이다. 페라이트 비드, 순동 플레이트, 황금비율 지오메트리의 접지선, 10AWG 굵기의 고순도 OFC 전원선, 단자를 은-로듐으로 도금한 소켓 등등. 여기에 압출 알루미늄과 구리 도금 황동으로 섀시를 만들어 기계적 진동 노이즈 감소에도 신경을 썼다. 이 멀티탭 투입 후 필자가 느꼈던 여러 음질 업그레이드 효과는 어쩌면 이러한 세세한 설계와 양질의 선재를 투입한 데 따른 당연한 결과일지도 모른다. 일청을 권한다. 

by 김편 오디오 칼럼니스트